[發(fā)明專利]一種用于連接液氦溫區(qū)和常溫溫區(qū)的氦氣通道結構

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• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN107978414A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 胡銳;丁開忠;馮漢升;畢延芳;陳永華;李君君;鄒春龍;李蕾;張華輝;劉旭峰
• 申請（專利權）人: 合肥中科離子醫(yī)學技術裝備有限公司
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04;F25D3/10
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發(fā)明涉及低溫超導磁體裝置領域，尤其涉及一種用于零揮發(fā)低溫超導磁體系統(tǒng)用連接液氦溫區(qū)和室溫溫區(qū)的氦氣通道結構。

背景技術

超導技術作為21世紀新興技術，已經(jīng)廣泛運用與國民經(jīng)濟、科學實驗、國防軍工等眾多領域，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模也越來越大。

超導是指某些物質在一定溫度條件下電阻降溫零的性質，因此超導線圈工作在極低的溫度下。超導線圈作為超導磁體的核心部件，一直備受關注，其安全穩(wěn)定性也是研究的重點。目前低溫超導磁體所需的低溫環(huán)境主要由液氦和制冷機提供，液氦裝在低溫恒溫器中，線圈浸泡在液氦中。將超導磁體從常溫過程降到液氦溫度，一般是先使用液氮將線圈溫度降到77K溫度，然后再將液氮排出低溫恒溫器，之后再將液氦注入到低溫恒溫器內(nèi)，將恒溫器及線圈的溫度最終降到4.2K，即超導線圈的運行溫度。

對于零揮發(fā)低溫超導磁體系統(tǒng)，液氦容器漏熱的大小直接決定低溫超導磁體是否能實現(xiàn)零揮發(fā)的功效。由于系統(tǒng)中不可避免的有些結構需要將液氦溫區(qū)和常溫溫區(qū)通過管道連接，導致了液氦容器漏熱加大，目前為了降低這種結構漏熱，通常采用在管道內(nèi)添加擋光板的結構減少漏熱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于連接液氦溫區(qū)和常溫溫區(qū)的氦氣通道結構，以解決現(xiàn)有液氦系統(tǒng)漏熱過大的問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種用于連接液氦溫區(qū)和常溫溫區(qū)的氦氣通道結構，包括氦氣通道組件和通道內(nèi)部隔熱組件，所述的氦氣通道組件包括常溫蓋板、高溫通管、熱沉、冷屏、低溫通管和液氦容器蓋板，常溫蓋板與高溫通管連接，高溫通管與熱沉及低溫通管依次連接，熱沉與冷屏之間設有導熱連接件，導熱連接件的兩端分別連接熱沉和冷屏，液氦容器蓋板與低溫通管連接；

所述的通道內(nèi)部隔熱組件包括氦氣通道蓋板、熱截止擋光板、固定桿和擋光板，氦氣通道蓋板與高溫通管連接，熱截止擋光板與熱沉相配合；在低溫通管內(nèi)，擋光板均勻分布在固定桿上。

進一步，所述的常溫蓋板和冷屏之間設有真空夾層。

進一步，所述的高溫通管與熱沉及低溫通管之間依次采用釬焊的方法連接。

進一步，所述的氦氣通道蓋板通過螺栓壓緊密封圈密封連接高溫通管。

進一步，所述的熱截止擋光板上開有通孔，熱截止擋光板與固定桿間隙配合，固定桿穿過通孔與氦氣通道蓋板連接，擋光板可沿固定桿上下活動。

進一步，當氦氣通道中有穿越線纜時，則穿越線纜需在熱截止擋光板上進行纏繞后，然后再將穿越線纜引出到常溫端。

進一步，所述的高溫通管采用薄壁不銹鋼管作為材料；熱沉和導熱連接件均采用導熱性能良好的銅作為材料；低溫通管采用薄壁不銹鋼波紋管作為材料；熱截止擋光板采用高度拋光的銅作為材料；擋光板采用鏡面不銹鋼板作為材料。

進一步，該氦氣通道結構的工作方式為：將所述的氦氣通道結構安裝在零揮發(fā)低溫超導磁體中，通過將常溫端向低溫端的導熱路徑轉移到冷屏上降低液氦容器的漏熱，所述的漏熱包括降低固體傳導漏熱、輻射漏熱和氣體漏熱。

進一步，所述的降低固體傳導漏熱為：熱量從室溫端傳導到熱沉上，熱沉通過導熱連接件將熱量傳到導低溫超導磁體系統(tǒng)的冷屏上從而降低液氦容器的漏熱；輻射漏熱：通道內(nèi)隔熱組件中的熱截止擋光板與氦氣通道中熱沉相接觸，液氦輻射漏熱的高溫面將從室溫法蘭面變成熱截止擋光板和擋光板上，大大降低通道中的輻射漏熱；氣體傳導漏熱：氦氣氣體漏熱的高溫端也從室溫面變成熱截止擋光板上，大大降低通道中的氣體漏熱。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的一種用于連接液氦溫區(qū)和室溫溫區(qū)的氦氣通道結構，通過將室溫端向4.2K液氦端的導熱路徑轉移到冷屏上降低了液氦容器的漏熱，避免了室溫溫區(qū)對4.2K液氦溫區(qū)的直接傳導熱量，大大減小了液氦容器的漏熱，進而提高了系統(tǒng)的可靠性和設計的熱量裕度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明氦氣通道結構的示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1-常溫蓋板、2-高溫通管、3-熱沉、4-導熱連接件、5-冷屏、6-低溫通管、7-液氦容器蓋板、8-氦氣通道蓋板、9-熱截止擋光板、10-固定桿、11-擋光板，12-通孔。

具體實施方式